(57)【要約】【課題】  制御対象体の方向を高い精度で計測し、制御手段による処理を極めて短時間で行わせることにより、制御装置及び制御システムの低コスト化を実現する。【解決手段】  高輝度物体を撮影した場合に生成画像の所定の方向にスミアを発生させる撮像手段と、前記撮像手段の基準方向を特定する方向制御手段と、を備え、前記方向制御手段は、前記生成画像に生じている前記スミアを検出し、前記生成画像中における当該スミアの相対位置に基づいて前記撮像手段の基準方向と前記高輝度物体の方向とのなす角度を特定することを特徴とする方向制御システムにより解決する。【選択図】    図１
2005157589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度物体を撮影した場合に生成画像の所定の方向にスミアを発生させる撮像手段と、
前記撮像手段の基準方向を特定する方向制御手段と、を備え、
前記方向制御手段は、前記生成画像に生じている前記スミアを検出し、前記生成画像中における当該スミアの相対位置に基づいて前記撮像手段の基準方向と前記高輝度物体の方向とのなす角度を特定することを特徴とする方向制御システム。
【請求項２】
前記方向制御手段は、
前記生成画像に係る画像データを参照して前記スミアを検出する検出手段と、
前記画像データにおける前記スミアの相対位置を測定する測定手段と、
当該測定手段により測定された前記スミアの相対位置に基づき、前記撮像手段の基準方向と前記撮像手段から前記高輝度物体への方向とのなす角度θを求める方向角判定手段と、を備える請求項１記載の方向制御システム。
【請求項３】
前記画像データはコンポジット信号であって、
前記測定手段が、
前記画像データ中に存在する水平同期信号の発生時とスミアに相当するピーク電圧の発生時との時間差を測定することにより前記スミアの相対位置を検出する時間差測定手段である請求項２記載の方向制御システム。
【請求項４】
前記画像データが画素により構成される信号であって、
前記測定手段が、
前記生成画像中に設定された、前記スミアによって形成される直線に略平行な仮想基準線と前記スミアとの間の画素数に基づき前記スミアの相対位置を検出する画素数計測手段である請求項２記載の方向制御システム。
【請求項５】
前記撮像手段が制御対象体上に設けられており、
前記高輝度物体が前記制御対象体以外の所定位置に設けられており、
前記方向制御手段は、
前記撮像手段が前記高輝度物体を撮影することにより生じたスミアの相対位置に基づいて前記撮像手段の基準方向と前記高輝度物体の方向とのなす角度を特定し、特定された当該角度に対応させて前記制御対象体の動作を制御する、請求項１乃至４のいずれかに記載の方向制御システム。
【請求項６】
前記高輝度物体が制御対象体上に設けられており、
前記撮像手段が前記制御対象体以外の所定位置に設けられており、
前記方向制御手段は、
前記撮像手段が前記高輝度物体を撮影することにより生じたスミアの相対位置に基づいて前記撮像手段の基準方向と前記高輝度物体の方向とのなす角度を特定し、特定された当該角度に対応させて当該制御対象体の動作を制御する、請求項１乃至４のいずれかに記載の方向制御システム。
【請求項７】
第１の前記高輝度物体と第１の前記撮像手段とが制御対象体上に設けられており、
第２の前記高輝度物体と第２の前記撮像手段とが制御対象体以外の所定位置に設けられており、
前記方向制御手段は、
前記第１の撮像手段が前記第２の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第１の撮像手段の基準方向と当該第２の高輝度物体の方向とのなす角度θVを特定し、
前記第２の撮像手段が前記第１の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第２の撮像手段の基準方向と当該第１の高輝度物体の方向とのなす角度θMを特定し、
前記角度θVと前記角度θMとに基づいて前記制御対象体の動作を制御する、請求項１乃至４のいずれかに記載の方向制御システム。
【請求項８】
前記方向制御手段が、更に、
前記角度θV及び前記角度θMに基づいて、前記撮像手段の基準方向と前記制御対象体が進行すべき方向とのなす角度φを算出する進行方向算出手段と、
を備えた請求項７記載の方向制御システム。
【請求項９】
第１の前記高輝度物体と第１の前記撮像手段とが制御対象体上に設けられており、
第２の前記高輝度物体と第２の前記撮像手段とが制御対象体以外の位置Ｍに設けられており、
第３の前記撮像手段が制御対象体以外の位置Ｓに設けられており、
前記方向制御手段は、
前記制御対象体上の前記第１の撮像手段が前記位置Ｍに設けられた前記第２の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第１の撮像手段の基準方向と当該第２の高輝度物体の方向とのなす角度θVを特定し、
前記位置Ｍに設けられた前記第２の撮像手段が前記制御対象体上の前記第１の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第２の撮像手段の基準方向と当該第１の高輝度物体の方向とのなす角度θMを特定し、
前記位置Ｓに設けられた前記第３の撮像手段が前記制御対象体上の前記第１の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第３の撮像手段の基準方向と当該第１の高輝度物体の方向とのなす角度θSを特定し、
前記角度θVと前記角度θMと前記角度θSとに基づいて前記制御対象体の動作を制御する、請求項１乃至３のいずれかに記載の方向制御システム。
【請求項１０】
前記方向制御手段が、更に、
前記角度θM及び前記角度θSに基づいて前記制御対象体の位置（ｘ，ｙ）を算出する位置算出手段と、
を備えた請求項９記載の方向制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向を制御するためのシステムに関し、詳細には、ＣＣＤを撮像素子として有するビデオカメラ等の撮像手段で高輝度物体を撮影した際に画像中に発生するスミアを利用して方向の制御を行う方向制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＣＤカメラを利用して制御対象体の進行方向の走行制御を行う方法または装置が提案されている。例えば、特開平８−２２１１２３号公報には、ＣＣＤカメラで自立型走行車の走行制御を行う移動体の走行制御方法および装置が開示されている。
【０００３】
具体的には、移動体に、雲台によって縦の軸線回りに角変位可能なＣＣＤカメラを設置し、そのカメラを移動体に固定した状態で、予め定められた経路を走行し、２つのランドマークをＣＣＤカメラで撮影し、その撮影をメモリに記憶しておく。その上で、走行時には、カメラでランドマークを撮影して、メモリに記憶していた情報に基づきそのＣＣＤカメラの雲台を角変位制御し、ＣＣＤカメラの向きを走行時の映像と一致させる。次いで、メモリに記憶していた情報との位置のずれが零となるように操舵制御を行う。このような制御を繰返すことによって、走行車は記憶していた経路に徐々に復帰して記憶経路を辿って走行するというものである（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−２２１１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、走行距離が長く走行データが大量になればその処理にも時間を要するため、極めて低速な走行でしか制御対象体を操蛇することができない。より高速でデータ処理を行おうとすれば、それだけ装置が大規模化し、計測装置のコストも増大する。
【０００５】
また、制御対象体の自動操蛇装置を実現するには、移動領域内における制御対象体の現在の位置と制御対象体が向いている現在の方向を計測する必要がある。例えば、制御対象体として農業用車輌を想定した場合、農業用車輌は比較的狭い作業領域内を移動するので、数十センチの範囲内の高い計測精度が要求される。その一方、農業用車輌の通常の速度で自動操蛇するに十分短時間で計測できなければならない。更に、農業用車輌には特に低コストの装置が要求されるので、計測のためのデータ処理ができるだけ簡単で小規模のマイクロコンピュータで処理できることが望ましい。
【０００６】
農業用トラクタ、田植機、自脱コンバインなどの制御対象体を自動操縦する装置を実現しようとするとき、作業領域内における制御対象体の現在の位置及び作業域に対して制御対象体が向いている現在の方向を計測することが必須要件となる。
【０００７】
しかしながら、制御対象体の進行速度に対する制御対象体の方向を十分な短時間で得る手段を低コストで実現できていなかった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、制御対象体の方向を高い精度で計測し、制御処理を極めて短時間で行わせることにより、方向制御装置及び方向制御システムの低コスト化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ＣＣＤを撮像素子として備えたビデオカメラ等の撮像手段を用いて太陽等の高輝度の光源を撮影したとき撮影画面上の光源画像から上下に伸びるスミアと呼ばれる輝線が現れることに着目して、ビデオカメラ等の撮像手段から見た光源の方向を計測し、これを基に移動体等の制御対象体の方向を制御する装置並びにシステムとして構成したものである。
【００１０】
即ち、本発明は、高輝度物体を撮影した場合に生成画像の所定の方向にスミアを発生させる撮像手段と、前記撮像手段の基準方向を特定する方向制御手段と、を備え、前記方向制御手段は、前記生成画像に生じている前記スミアを検出し、前記生成画像中における当該スミアの相対位置に基づいて前記撮像手段の基準方向と前記高輝度物体の方向とのなす角度を特定することを特徴とするものである。これにより、制御対象体の方向制御が簡易かつ高精度で行うことができる。
【００１１】
前記方向制御手段は、前記生成画像に係る画像データを参照して前記スミアを検出する検出手段と、前記画像データにおける前記スミアの相対位置を測定する測定手段と、当該測定手段により測定された前記スミアの相対位置に基づき、前記撮像手段の基準方向と前記撮像手段から前記高輝度物体への方向とのなす角度θを求める方向角判定手段と、を備える。これにより、生成画像中の画像データから、前記撮像手段の基準方向と前記撮像手段から前記高輝度物体への方向とのなす角度θを容易に求めることができる。
【００１２】
前記画像データはコンポジット信号であって、前記測定手段は、前記画像データ中に存在する水平同期信号の発生時とスミアに相当するピーク電圧の発生時との時間差を測定することにより前記スミアの相対位置を検出する時間差測定手段である。コンポジット信号は色副搬送波で変調された色信号と輝度信号と同期信号とから構成された複合信号であって、１走査線の冒頭には必ず水平同期信号を含んでいる。一方、スミア部分は極めて高い輝度を有するため、他の成分と容易に識別が可能である。したがって、このスミア部分と水平同期信号との時間差は、換言すればスミア部分と水平同期信号との距離であり、生成画像中におけるスミアの相対位置を示している。
【００１３】
前記画像データが画素により構成される信号であって、前記生成画像中に設定された、前記スミアによって形成される直線に略平行な仮想基準線と前記スミアとの間の画素数に基づき前記スミアの相対位置を検出する画素数計測手段である。これにより、撮像手段から送信された画像データ中におけるスミアの相対位置を、スミア部分と仮想基準線との間の画素数を計測することにより求めることが可能となる。
【００１４】
前記撮像手段は、任意の位置に設置して前記方向制御システムを構成することができる。即ち、前記撮像手段が制御対象体上に設けられており、前記高輝度物体が前記制御対象体以外の所定位置に設けられており、前記方向制御手段は、前記撮像手段が前記高輝度物体を撮影することにより生じたスミアの相対位置に基づいて前記撮像手段の基準方向と前記高輝度物体の方向とのなす角度を特定し、特定された当該角度に対応させて前記制御対象体の動作を制御することができる。
【００１５】
また、前記高輝度物体が制御対象体上に設けられており、前記撮像手段が前記制御対象体以外の所定位置に設けられており、前記方向制御手段は、前記撮像手段が前記高輝度物体を撮影することにより生じたスミアの相対位置に基づいて前記撮像手段の基準方向と前記高輝度物体の方向とのなす角度を特定し、特定された当該角度に対応させて当該制御対象体の動作を制御することもできる。
【００１６】
これまでは１組の高輝度物体と撮像手段で構成された場合を記載したが、２組の高輝度物体と撮像手段で構成することも可能である。即ち、第１の前記高輝度物体と第１の前記撮像手段とが制御対象体上に設けられており、第２の前記高輝度物体と第２の前記撮像手段とが制御対象体以外の所定位置に設けられており、前記方向制御手段は、前記第１の撮像手段が前記第２の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第１の撮像手段の基準方向と当該第２の高輝度物体の方向とのなす角度θVを特定し、前記第２の撮像手段が前記第１の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第２の撮像手段の基準方向と当該第１の高輝度物体の方向とのなす角度θMを特定し、前記角度θVと前記角度θMとに基づいて前記制御対象体の動作を制御することができる。これにより、２組の高輝度物体と撮像手段で構成することになり、１組の高輝度物体と撮像手段で構成するよりも、より高精度で制御対象体の方向制御を行うことが可能となる。
【００１７】
前記方向制御手段は、更に、前記角度θV及び前記角度θMに基づいて、前記撮像手段の基準方向と前記制御対象体が進行すべき方向とのなす角度φを算出する進行方向算出手段と、を備える。これにより、予め定められた制御対象体の進行方向と現在の進行方向とのズレを補正することが可能となる。
【００１８】
更に、２組の高輝度物体と撮像手段に、撮像手段を追加すれば、前記制御対象体の位置を特定することができる。即ち、第１の前記高輝度物体と第１の前記撮像手段とが制御対象体上に設けられており、第２の前記高輝度物体と第２の前記撮像手段とが制御対象体以外の位置Ｍに設けられており、第３の前記撮像手段が制御対象体以外の位置Ｓに設けられており、前記方向制御手段は、前記制御対象体上の前記第１の撮像手段が前記位置Ｍに設けられた前記第２の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第１の撮像手段の基準方向と当該第２の高輝度物体の方向とのなす角度θVを特定し、前記位置Ｍに設けられた前記第２の撮像手段が前記制御対象体上の前記第１の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第２の撮像手段の基準方向と当該第１の高輝度物体の方向とのなす角度θMを特定し、前記位置Ｓに設けられた前記第３の撮像手段が前記制御対象体上の前記第１の高輝度物体を撮影することによって求められた、当該第３の撮像手段の基準方向と当該第１の高輝度物体の方向とのなす角度θSを特定し、前記角度θVと前記角度θMと前記角度θSとに基づいて前記制御対象体の位置（ｘ，ｙ）を特定することができる。
【００１９】
前記方向制御手段が、更に、前記角度θV、前記角度θM及び前記角度θSに基づいて前記制御対象体の位置（ｘ，ｙ）を算出する位置算出手段と、を備える。これにより、前記撮像手段の基準方向と前記撮像手段から前記高輝度物体への方向とのなす角度θから、制御対象体の現在地を容易に求めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、制御対象体の方向を高い精度で計測し、その方向制御による処理を極めて短時間で行わせることにより、方向制御装置及び方向制御システムの低コスト化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について、図を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る方向制御システム１の一例を示し、図２は本実施形態に係る方向制御システム１の方向制御手段１３を示す図であり、図３はビデオカメラ１１（ＣＣＤを撮像素子として備えたカメラをいう。以下同じ）が高輝度ランプ１２を撮影した生成画像２５の一例を示す図であり、図４は本実施形態に係る方向制御システム１のフローチャートであり、図５は時間差測定手段２３が水平同期信号の発生時とスミアＸに相当するピーク電圧の発生時との時間差ｄ１を測定する原理を説明した図である。
【００２２】
図１示すように、本実施形態に係る方向制御システム１は、制御対象体としての移動体１０と、その移動体１０上の所定位置Ｖ（移動点Ｖ）に設置された撮像手段としてのビデオカメラ１１と、移動体１０と所定距離だけ離れた定点Ｍに設置された高輝度物体としての高輝度ランプ１２とから構成されている。なお、ビデオカメラ１１は、後述する方向制御手段（図示せず）と電気的に接続されている。また、図１においては、ビデオカメラ１１の基準方向としての視線方向Ａと、ビデオカメラ１１（移動点Ｖ）から高輝度ランプ１２（定点Ｍ）への方向とのなす角度をθとする。
【００２３】
定点Ｍは任意に設定することができるが、少なくともビデオカメラ１１が高輝度ランプ１２を撮影することができ、かつ、撮影した高輝度ランプ１２の光によってビデオカメラ１１のＣＣＤが飽和状態となりスミアを生じる程度の位置に設定される。
【００２４】
方向制御手段１３は、特に図２に示すように、ビデオカメラ１１に電気的に接続され、各種の情報処理を行う演算処理部１４、演算処理部１４からの指令をステッピングモータ１８に送信するドライバ１７、演算処理部１４からの指令を操舵モータ１９及び車輪２１に接続された走行モータ２０に送信するドライバ１５及び１６から構成される。ビデオカメラ１１はステッピングモータ１８と接続されており、演算処理部１４からの指令に基づき軸方向を中心として回動可能となっている。
【００２５】
演算処理部１４は、生成画像２５に係る画像データを参照してスミアＸを検出する検出手段２２と、画像データ中の水平同期信号の発生時を基準としてスミアＸのパルスの発生時と水平画像データの水平走査線の終了時との時間差ｄを測定する時間差測定手段２３と、時間差測定手段２３により計測された時間差ｄに基づき、ビデオカメラ１１の視線方向Ａとビデオカメラ１１から高輝度ランプ１４への方向との角度θを求める方向角判定手段２４と、を備える。
【００２６】
次に、本実施形態に係る方向制御システム１の情報処理について、図４のフローチャートに基づき説明する。ビデオカメラ１１は、移動体１０の進行方向Ａ前方（図１の左側）の定点Ｍに設置された高輝度ランプ１２から照射された光Ｌ1を撮影する（Ｓ１０１）。
【００２７】
図３は、ビデオカメラ１１が高輝度ランプ１２を撮影した生成画像２５の一例である。この図では、人の感覚に合うように、ビデオカメラ１１のＣＣＤ素子上に結ばれた画像の上下・左右を反転して表示してある。
【００２８】
図３に示すように、ビデオカメラ１１によって撮影された生成画像２５には、高輝度ランプ１２から照射された光（Ｌ）の像が輪郭不明瞭な明るい円となって表示されるとともに、その円の中心から上下に伸びる輝線（Ｘ）が発生する。この輝線をスミアＸとする。
【００２９】
スミアはＣＣＤのような撮像素子を有するカメラに特有の現象で、太陽などの強い光源を画面中に入れて撮影した場合に発生する光の筋をいう。ＣＣＤのような光／電子変換素子では、ある素子に一定以上の過剰な光が入力されると、信号処理の過程で、縦あるいは横方向に位置する画像の出力信号が連続的に変化し、擬似信号として認識される。例えば、暗環境（ＣＣＤの感度を上げている状態）で太陽などの強い光源を撮影すると、それがＣＣＤにとって過剰な光の入力となり、ＣＣＤが飽和状態となって、生成画像において点が線として表示されるものである。
【００３０】
ビデオカメラ１１で撮影された画像データは、ビデオカメラ１１内でデジタル信号からアナログ信号に変換された後、例えば、ＮＴＳＣ信号（コンポジット信号）として方向制御手段１３の演算処理部１４に送信される。送信される画像データは、処理効率の観点から、図３における画像２５の表示幅のＷで示す横一列の走査線データ、即ち水平画像データのみでよい。そして、水平画像データを受信した演算処理部１４では、以下の処理が行われる。
【００３１】
検出手段２２は、送信された水平画像データの中から、飽和状態になっているＣＣＤ情報、即ちスミアＸがあるか否かを検出する（Ｓ１０２）。
【００３２】
検出手段２２が水平画像データ中にスミアＸを検出した場合（Ｓ１０２においてＹｅｓの場合）は、時間差測定手段２３が、画像データ中に存在する水平同期信号の発生時とスミアＸに相当するピーク電圧の発生時との時間差ｄ１及び水平同期信号ａの発生時ｔ0と水平画像データの水平走査線の終了時ｔ2までの時間差Ｗを測定する（Ｓ１０３）。
【００３３】
図１４は、時間差測定手段２３が水平同期信号の発生時とスミアＸに相当するピーク電圧の発生時との時間差ｄ１を測定する原理を説明した図である。図中、（Ａ）には１水平画像データ分のＮＴＳＣ信号の波形例を示し、（Ｂ）にはコンパレータの出力例を示す。
【００３４】
ビデオカメラ１１から送信された１水平画像データ分のＮＴＳＣ信号には水平同期信号ａが存在し、ブランキングレベルｂから図３のような画像２５として表示される。このとき、予めスライスするしきい値電圧レベルｃを設定しておき、スミアＸの発生によりこのレベルを超えた電圧をトリガーとしてコンパレータ（図示せず）にパルス出力させる（ｅ）。
【００３５】
時間差測定手段２３は、ＮＴＳＣ信号の水平同期信号ａの発生時ｔ0を基準として、スミアＸのパルスｅの発生時ｔ1までのクロック数をカウンター（図示せず）で測定し、測定したカウンター数に１クロック分の時間を乗ずることで、画像データ中に存在する水平同期信号の発生時とスミアＸに相当するピーク電圧の発生時との時間差ｄ１を算出する。なお、水平走査線の時間差Ｗも同様に、水平同期信号ａの発生時ｔ0と水平画像データの水平走査線の終了時ｔ2までの時間差を測定することにより算出する。
【００３６】
次に、方向角判定手段２４は、測定の結果得られた時間差ｄ１及びＷに基づき、下記式（１）により、ビデオカメラ１１の視線方向Ａと、ビデオカメラ１１（移動点Ｖ）から高輝度ランプ１２（定点Ｍ）への方向とのなす角度θを求める（Ｓ１０４）。
【００３７】
【数１】
2005157589.tif 000003
式中、θ0はビデオカメラ１１の画角、ｄ１は水平同期信号ａの発生時ｔ0とスミアＸのパルスｅの発生時ｔ1との時間差、Ｗは水平同期信号ａの発生時ｔ0と水平画像データの水平走査線の終了時ｔ2との時間差を意味する。
【００３８】
一方、スミアＸが検出できない場合（Ｓ１０２においてＮｏの場合）は、演算処理部１４が、ビデオカメラ１１の自動感度調節（Automatic gain control；ＡＧＣ）機能をオフにしてレンズの絞りを調節することにより（Ｓ１０５）、検出手段２２がスミアＸを検出できるようにする（Ｓ１０６）。
【００３９】
ビデオカメラ１１の自動感度調節（ＡＧＣ）機能をオフにしてレンズの絞りを調節してもスミアＸが検出できない場合（Ｓ１０６においてＮｏの場合）は、ドライバ１７を介してビデオカメラ１１のレンズをズームアウトさせて広角領域でスミアＸを検出できるようにするか、ステッピングモーター１８に駆動パルスを送り、ビデオカメラ１１を軸心方向に回動させることにより、高輝度ランプ１２の映像が画像２５内に位置するように制御する（Ｓ１０７）。
【００４０】
この操作によりスミアＸがあるか否かを再度検出し（Ｓ１０８）、スミアＸが検出できた場合（Ｓ１０８においてＹｅｓの場合）はそのデータを時間差測定手段２３に送信し、検出しない場合（Ｓ１０８においてＮｏの場合）は処理を終了する。
【００４１】
なお、ビデオカメラ１１を回動させた場合、その回動角は、方向角判定手段２４に送信され、角度θを算出する際に加算される。
【００４２】
本実施形態では、得られた角度θに基づき、移動体１０に対し各種の方向制御を行うことが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態ではビデオカメラ１１が移動体１０上の移動点Ｖに設置され、高輝度ランプ１２が定点Ｍに設置された例を説明したが、これに限定されず、ビデオカメラ１１を定点Ｍに設置し、高輝度ランプ１２を移動体１０上の移動点Ｖに設置してもよい。かかる場合、公知の手段により遠隔操作によって移動体１０の方向制御を行うことができる。
【００４４】
また、本実施形態では方向制御手段１３が移動体１０に設置された例を説明したが、これに限定されず、移動体１０及びビデオカメラ１１とは別体に構成し、遠隔的に移動体１０の方向制御を行うように構成することもできる。
【００４５】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図を参照しつつ詳細に説明する。図６は本実施形態に係る方向制御システム２の全体構成であり、図７は第１のビデオカメラ３１及び第１の高輝度ランプ３２に電気的に接続される第１の方向制御手段３５の構成を示す図であり、図８は第２のビデオカメラ及び第２の高輝度ランプに電気的に接続される第２の方向制御手段４４の構成を示す図であり、図９は本実施形態に係る方向制御システム２の第２の方向制御手段４４で行われる情報処理のフローチャートであり、図１０は本実施形態に係る方向制御システム２の第１の方向制御手段３５で行われる情報処理のフローチャートである。
【００４６】
本実施形態に係る方向制御システム２は、図６に示すように、移動体３０、その移動体３０上の所定位置Ｖ（移動点Ｖ）に設置された第１のビデオカメラ３１及び第１の高輝度ランプ３２、移動体３０と所定距離だけ離れた定点Ｍに設置された第２のビデオカメラ３３及び第２の高輝度ランプ３４とから構成される。
【００４７】
なお、第１のビデオカメラ３１及び第１の高輝度ランプ３２は、後述する第１の方向制御手段（図示せず）と電気的に接続されており、第２のビデオカメラ３３及び第２の高輝度ランプ３４は、後述する第２の方向制御手段（図示せず）と電気的に接続されている。
【００４８】
また、本実施形態においては、第１のビデオカメラ３１の視線方向Ｂと、第１のビデオカメラ３１（移動点Ｖ）から第２の高輝度ランプ３４（定点Ｍ）への方向とのなす角度をθVとする。また、第２のビデオカメラ３３の視線方向Ｃと、第２のビデオカメラ３３（定点Ｍ）から第１の高輝度ランプ３２（移動点Ｖ）への方向とのなす角度をθMとする。
【００４９】
即ち、本実施形態においては、移動点Ｖに、高輝度物体として第１の高輝度ランプ３２が追加される（これにより、定点Ｍに設置される高輝度ランプが第２の高輝度ランプ３４となる）とともに、定点Ｍに、撮像手段として第２のビデオカメラ３３が追加される（これにより、移動点Ｖに設置されるビデオカメラが第１のビデオカメラ３１となる）た点が実施形態１と異なる。したがって、本実施形態に関して特に詳述しない事項については、前述した実施形態１について説明した事項が適宜適用される。
【００５０】
定点Ｍに設置された第２のビデオカメラ３３は、図６に示すように、その視線方向Ｃが、移動体３０が移動すべき方向を示す線Ｄと略平行になるように設置される。
【００５１】
第１の方向制御手段３５は、図７に示すように、ドライバ１５，１６，１７のほか、第１のビデオカメラ３１に電気的に接続され、各種の情報処理を行う第１の演算処理部３６、外部との情報交換を行う通信ボード４２とから構成される。
【００５２】
第１の演算処理部３６は、実施形態１で説明した検出手段２２、時間差測定手段２３、方向角判定手段２３にそれぞれ相当する第１の検出手段３７、第１の時間差測定手段３８、第１の方向角判定手段３９を備えるほか、角度θVと角度θMとから第１のビデオカメラ３３の視線方向Ｂと移動体３０が進行すべき方向Ｄとのなす角度φを求める進行方向判定手段４０と、進行方向判定手段４０により求めた角度φと、移動体３０の移動速度ｖに基づき、予め計算機（図示せず）で決定し第２の方向制御手段４４に記憶された進路データと比較して、その偏差を修正するように適切な操蛇角を計算する操舵角判定手段４１と、を備える。
【００５３】
第２の方向制御手段４４は、図８に示すように、ドライバ１５，１６，１７のほか、第２のビデオカメラ３３に電気的に接続され、各種の情報処理を行う第２の演算処理部４５、第２の通信アンテナ５０を介して外部との情報交換を行う第２の通信ボード４９とから構成される。
【００５４】
第２の演算処理部４５は、実施形態１で説明した検出手段２２、時間差測定手段２３、方向角判定手段２３にそれぞれ相当する第２の検出手段４６、第２の時間差測定手段４７、第２の方向角判定手段４８を備える。
【００５５】
次に、本実施形態に係る方向制御システム２の情報処理について説明する。図９に第２の方向制御手段４４で行われる情報処理のフローチャートを示す。
【００５６】
定点Ｍに設置された第２のビデオカメラ３３は、移動体３０の移動点Ｖに設置された第１の高輝度ランプ３２から照射された光Ｌ1を撮影する（Ｓ２０１）。第２のビデオカメラ３３で撮影された画像データは、第２のビデオカメラ３３内でデジタル信号からアナログ信号に変換された後、ＮＴＳＣ信号として第２の方向制御手段４４に送信される。送信される画像データは、実施形態１で説明したように、水平画像データでよい。そして、水平画像データを受信した第２の演算処理部では、以下の処理が行われる。
【００５７】
第２の検出手段４６は、送信された水平画像データの中から、飽和状態になっているＣＣＤ情報、即ちスミアＸがあるか否かを検出する（Ｓ２０２）。
【００５８】
第２の検出手段４６が水平画像データ中にスミアＸを検出した場合（Ｓ２０２においてＹｅｓの場合）は、第２の時間差測定手段４７が、画像データ中に存在する水平同期信号の発生時とスミアＸに相当するピーク電圧の発生時との時間差ｄ１及び水平同期信号ａの発生時ｔ0と水平画像データの水平走査線の終了時ｔ2までの時間差Ｗを測定する（Ｓ２０３）。
【００５９】
第２の方向角判定手段４８は、測定の結果得られた時間差ｄ１及びＷに基づき、下記式（２）により、第２のビデオカメラ３３の視線方向Ｃと、第２のビデオカメラ３３（定点Ｍ）から第１の高輝度ランプ３２（移動点Ｖ）への方向とのなす角度θMを求める（Ｓ２０４）。
【００６０】
【数２】
2005157589.tif 000004
式中、θ0は第２のビデオカメラ３３の画角、ｄ１は水平同期信号ａの発生時ｔ0とスミアＸのパルスｅの発生時ｔ1との時間差、Ｗは水平同期信号ａの発生時ｔ0と水平画像データの水平走査線の終了時ｔ2との時間差を意味する。
【００６１】
一方、スミアＸが検出できない場合（Ｓ２０２においてＮｏの場合）は、第２の演算処理部４５が、第２のビデオカメラ３３の自動感度調節（ＡＧＣ）機能をオフにしてレンズの絞りを調節することにより（Ｓ２０６）、第２の検出手段４６がスミアＸを検出できるようにする（Ｓ２０７）。
【００６２】
第２のビデオカメラ３３の自動感度調節（ＡＧＣ）機能をオフにしてレンズの絞りを調節してもスミアＸが検出できない場合（Ｓ２０７においてＮｏの場合）は、ドライバ１７を介して第２のビデオカメラ３３のレンズをズームアウトさせて広角領域でスミアＸを検出できるようにするか、ステッピングモーター１８に駆動パルスを送り、第２のビデオカメラ３３を軸心方向に回動させることにより、第１の高輝度ランプ３２の映像が生成画像２５内に位置するように制御する（Ｓ２０８）。
【００６３】
なお、第２のビデオカメラ３３を回動させた場合、その回動角は、第２の方向角判定手段４８に送信され、角度θMを算出する際に加算される。
【００６４】
この操作によりスミアＸがあるか否かを再度検出し（Ｓ２０９）、スミアＸが検出できた場合（Ｓ２０９においてＹｅｓの場合）はそのデータを第２の時間差測定手段４７に送信し、検出しない場合（Ｓ２０９においてＮｏの場合）は処理を終了する。
【００６５】
計算によって算出されたθMは第２の通信ボード４９に送信された後、第２の通信アンテナ５０によって移動体３０に設置された第１の方向制御手段に送信される（Ｓ２０５）。
【００６６】
次に、第１の方向制御手段３５における情報処理について説明する。図１０に第１の方向制御手段３５で行われる情報処理のフローチャートを示す。移動点Ｖに設置されたビデオカメラ３１は、定点Ｍに設置された第２の高輝度ランプ３４から照射された光Ｌ2を撮影する（Ｓ２１１）。第１のビデオカメラ３１で撮影された画像データは、第１のビデオカメラ３１内でデジタル信号からアナログ信号に変換された後、ＮＴＳＣ信号として第１の方向制御手段３５に送信される。送信される画像データは、実施形態１で説明したように、水平画像データでよい。そして、水平画像データを受信した第１の演算処理部３６では、以下の処理が行われる。
【００６７】
第１の検出手段３７は、送信された水平画像データの中から、飽和状態になっているＣＣＤ情報、即ちスミアＸがあるか否かを検出する（Ｓ２１２）。
【００６８】
第１の検出手段３７が水平画像データ中にスミアＸを検出した場合（Ｓ２１２においてＹｅｓの場合）は、第１の時間差測定手段３８が画像データ中に存在する水平同期信号の発生時とスミアＸに相当するピーク電圧の発生時との時間差ｄ１及び水平同期信号ａの発生時ｔ0と水平画像データの水平走査線の終了時ｔ2までの時間差を測定する（Ｓ２１３）。
【００６９】
第１の方向角判定手段３９は、測定の結果得られた時間差ｄ１及びＷに基づき、下記式（３）により、第１のビデオカメラ３１の視線方向Ｂと、第１のビデオカメラ３１（移動点Ｖ）から第２の高輝度ランプ３４（定点Ｍ）への方向とのなす角度θVを求める（Ｓ２１４）。
【００７０】
【数３】
2005157589.tif 000005
式中、θ0は第１のビデオカメラ３１の画角、ｄ１は水平同期信号ａの発生時ｔ0とスミアＸのパルスｅの発生時ｔ1との時間差、Ｗは水平同期信号ａの発生時ｔ0と水平画像データの水平走査線の終了時ｔ2との時間差を意味する。
【００７１】
一方、スミアＸが検出できない場合（Ｓ２１２においてＮｏの場合）は、第１の演算処理部３６が、第１のビデオカメラ３１の自動感度調節（ＡＧＣ）機能をオフにしてレンズの絞りを調節することにより（Ｓ２１９）、第１の検出手段３７がスミアＸを検出できるようにする（Ｓ２２０）。
【００７２】
第１のビデオカメラ３１の自動感度調節（ＡＧＣ）機能をオフにしてレンズの絞りを調節してもスミアＸが検出できない場合（Ｓ２２０においてＮｏの場合）は、ドライバ１７を介して第１のビデオカメラ３１のレンズをズームアウトさせて広角領域でスミアＸを検出できるようにするか、ステッピングモーター１８に駆動パルスを送り、第１のビデオカメラ３１を軸心方向に回動させることにより、第２の高輝度ランプ３４の映像が生成画像２５内に位置するように制御する（Ｓ２２１）。
【００７３】
この操作によりスミアＸがあるか否かを再度検出し（Ｓ２２２）、スミアＸが検出できた場合（Ｓ２２２においてＹｅｓの場合）はそのデータを第１の時間差測定手段３８に送信し、検出しない場合（Ｓ２２２においてＮｏの場合）は処理を終了する。
【００７４】
なお、第２のビデオカメラ３３を回動させた場合、その回動角は、第２の方向角判定手段４８に送信され、角度θMを算出する際に加算される。
【００７５】
次に、第１の通信アンテナ４３を介して第１の通信ボード４２によって第２の方向制御手段４４から送信された情報（この場合、角度θM）を受信し（Ｓ２１５）、進行方向判定手段４０が、上記のようにして求めたθVと、受信したθMから、下記式（４）により、第１のビデオカメラ３３の視線方向Ｂと移動体３０が進行すべき方向Ｄとの間の角度φを求める（Ｓ２１６）。
【００７６】
【数４】
2005157589.tif 000006
【００７７】
次に、操舵角判定手段４１は、上記の式により求めた角度φと、移動体３０の移動速度ｖに基づき、予め計算機（図示せず）で決定し第１の方向制御手段４４に記憶された進路データと比較して、その偏差を修正するように適切な操蛇角を計算し、ドライバ１５を介して操蛇モーター１９を駆動する（Ｓ２１８）。移動速度ｖは車輪２１を駆動している走行モーター２０のパルスをドライバ１６で変換することにより算出する。
【００７８】
本実施形態では、ビデオカメラと高輝度ランプの組合せを２組としたため、より正確な方向制御を行うことができる。
【００７９】
なお、本実施形態では第１の方向制御手段３５及び第２の方向制御手段４４をビデオカメラと一体的に構成したが、これに限定されず、第１の方向制御手段３５及び第２の方向制御手段４４を別体に構成し、遠隔操作で移動体３０の方向制御を行うこともできる。
【００８０】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について、図を参照しつつ詳細に説明する。図１１に本実施形態に係る方向制御システム３の全体構成を示し、図１２に本実施形態に係る方向制御システム３の第１の方向制御手段６０の構成を示し、図１３に本実施形態に係る方向制御システム３の第２の方向制御手段５３の構成を示し、図１４に本実施形態に係る方向制御システム３の第１の方向制御手段６０で行われる情報処理のフローチャートを示す。
【００８１】
本実施形態に係る方向制御システム３は、図１１に示すように、移動体６０、その移動体６０上の所定位置Ｖ（移動点Ｖ）に設置された第１のビデオカメラ３１及び第１の高輝度ランプ３２、移動体３０と所定距離だけ離れた定点Ｍに設置された第２のビデオカメラ３３及び第２の高輝度ランプ３４及び移動体３０と定点Ｍとから所定距離だけ離れた補助定点Ｓに設置された第３のビデオカメラ５２とから構成される。
【００８２】
即ち、本実施形態は、実施形態２に、補助定点Ｓに撮像手段としての第３のビデオカメラ５２が追加されたものである。したがって、本実施形態に関して特に詳述しない事項については、前述した実施形態２について説明した事項が適宜適用される。
【００８３】
３つのビデオカメラ３１，３３，５２の配置は、図１１に示すように、略三角形を形成するように配置される。そのうち、定点Ｍ及び補助定点Ｓに設置されるビデオカメラ３３，５２は、その視線方向Ｃが移動体３０が移動すべき方向を示す線Ｄと略平行になるように設置される。
【００８４】
また、本実施形態においては、第１のビデオカメラ３１の視線方向Ｂと、第１のビデオカメラ３１（移動点Ｖ）から第２の高輝度ランプ３４（定点Ｍ）への方向とのなす角度をθVとする。第２のビデオカメラ３３の視線方向Ｃと、第２のビデオカメラ３３（定点Ｍ）から第１の高輝度ランプ３２（移動点Ｖ）への方向とのなす角度をθMとする。第３のビデオカメラ５２の視線方向Ｃと、第３のビデオカメラ５２（補助定点Ｓ）から第１の高輝度ランプ３２（移動点Ｖ）への方向とのなす角度をθSとする。
【００８５】
図１２に本実施形態に係る方向制御システム３の第１の方向制御手段６０の構成を示す。本実施形態における第１の方向制御手段６０の構成は、基本的に実施形態２における第１の方向制御手段３５の構成と同様であるが、本実施形態の第１の方向制御手段６０の演算処理部６１が、更に位置算出手段６２を備えた点が異なる。
【００８６】
本実施形態に係る第２の方向制御手段の構成は実施形態２における第２の方向制御手段４４と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００８７】
図１３に本実施形態に係る方向制御システム３の第２の方向制御手段５３の構成を示す。図１３に示すように、第２の方向制御手段５３は、ドライバ１７のほか、第３のビデオカメラ５２に電気的に接続され、各種の情報処理を行う第３の演算処理部５４、第３の通信アンテナ５９を介して外部との情報交換を行う第３の通信ボード５８から構成される。
【００８８】
第３の演算処理部５４は、第３の検出手段５５、第３の時間差測定手段５６、第３の方向角判定手段５７、を備える。これら第３の検出手段５５、第３の時間差測定手段５６、第３の方向角判定手段５７のぞれぞれの機能は実施形態１で説明した検出手段２２、時間差測定手段２３、方向角判定手段２４と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００８９】
次に、本実施形態に係る方向制御システム３の情報処理について説明する。本実施形態では、定点Ｍにおける第２の方向制御手段（図８の４４参照）及び補助定点Ｓにおける第２の方向制御手段５３における情報処理と同様である。即ち、第１高輝度ランプ３２をビデオカメラ３３，５２で撮影して角度θM及び角度θSを第１の方向制御手段に送信するまでの工程は、実施形態２において説明した第２の方向制御手段４４の情報処理（図９参照）と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９０】
次に、第１の方向制御手段３５における情報処理について説明する。図１４に第１の方向制御手段６０で行われる情報処理のフローチャートを示す。移動点Ｖに設置された第１のビデオカメラ３１は、定点Ｍに設置された第２の高輝度ランプ３４から照射された光Ｌ2を撮影する（Ｓ３０１）。第１のビデオカメラ３１で撮影された画像データは、第１のビデオカメラ３１内でデジタル信号からアナログ信号に変換された後、ＮＴＳＣ信号として第１の方向制御手段６０に送信される。送信される画像データは、実施形態１で説明したように、水平画像データでよい。そして、水平画像データを受信した第１の演算処理部６１では、以下の処理が行われる。
【００９１】
第１の検出手段３７は、送信された水平画像データの中から、飽和状態になっているＣＣＤ、即ちスミアＸがあるか否かを検出する（Ｓ３０２）。
【００９２】
第１の検出手段３７が水平画像データ中にスミアＸを検出した場合（Ｓ３０２においてＹｅｓの場合）は、第１の時間差測定手段３８が、画像データ中に存在する水平同期信号の発生時とスミアＸに相当するピーク電圧の発生時との時間差ｄ１及び水平同期信号ａの発生時ｔ0と水平画像データの水平走査線の終了時ｔ2までの時間差Ｗを測定する（Ｓ３０３）。
【００９３】
第１の方向角判定手段３９は、測定の結果得られた時間差ｄ１及びＷに基づき、下記式（３）により、第１のビデオカメラ３１の視線方向Ｂと、第１のビデオカメラ３１（移動点Ｖ）から第２の高輝度ランプ３４（定点Ｍ）への方向とのなす角度θVを求める（Ｓ３０４）。
【００９４】
【数５】
2005157589.tif 000007
式中、θ0は第１のビデオカメラ３１の画角、ｄ１は水平同期信号ａの発生時ｔ0とスミアＸのパルスｅの発生時ｔ1との時間差、Ｗは水平同期信号ａの発生時ｔ0と水平画像データの水平走査線の終了時ｔ2との時間差を意味する。
【００９５】
一方、スミアＸが検出できない場合（Ｓ３０２においてＮｏの場合）は、第１の演算処理部６１が、第１のビデオカメラ３１の自動感度調節（ＡＧＣ）機能をオフにしてレンズの絞りを調節することにより（Ｓ３１０）、第１の検出手段３７がスミアＸを検出できるようにする（Ｓ３１１）。
【００９６】
第１のビデオカメラ３１の自動感度調節（ＡＧＣ）機能をオフにしてレンズの絞りを調節してもスミアＸが検出できない場合（Ｓ３１１においてＮｏの場合）は、ドライバ１７を介して第１のビデオカメラ３１のレンズをズームアウトさせて広角領域でスミアＸを検出できるようにするか、ステッピングモーター１８に駆動パルスを送り、第１のビデオカメラ３１を軸心方向に回動させることにより、第２の高輝度ランプ３４の映像が生成画像２５内に位置するように制御する（Ｓ３１２）。
【００９７】
この操作によりスミアＸがあるか否かを再度検出し（Ｓ３１３）、スミアＸが検出できた場合（Ｓ３１３においてＹｅｓの場合）はそのデータを第１の時間差測定手段３８に送信し、検出しない場合（Ｓ３１３においてＮｏの場合）は処理を終了する。
【００９８】
なお、第２のビデオカメラ３３を回動させた場合、その回動角は、第１の方向角判定手段３９に送信され、角度θMを算出する際に加算される。
【００９９】
次に、第１の通信アンテナ４３を介して、第１の通信ボード４２によって第２の方向制御手段４４から送信された情報（この場合、角度θM）を受信し（Ｓ３０５）、進行方向判定手段４０が、上記のようにして求めたθVと、受信したθMから、下記式（４）により、第１のビデオカメラ３３の視線方向Ｂと移動体３０が進行すべき方向Ｄとの間の角度φを求める（Ｓ３０６）。
【０１００】
【数６】
2005157589.tif 000008
【０１０１】
次に、第１の通信アンテナ４３を介して、第１の通信ボード４２によって第２の方向制御手段５３から送信された情報（この場合、角度θS）を受信し（Ｓ３０７）、図１１に示す移動体３０の位置（ｘ，ｙ）を、三角測量の原理によって、下記式（５）により求める（Ｓ３０８）。
【０１０２】
【数７】
2005157589.tif 000009
式中、Ｌは定点Ｍと補助定点Ｓとの間の距離を意味する（図１１参照）。Ｌはレーザ距離計等により測定することができる。
【０１０３】
次に、操舵角判定手段４１は、上記の式により求めた角度φと、位置（ｘ，ｙ）及び移動体３０の移動速度ｖに基づき、予め計算機（図示せず）で決定し第１の方向制御手段６０に記憶された進路データと比較して、その偏差を修正するように適切な操蛇角を計算し、ドライバ１５を介して操蛇モーター１９を駆動する（Ｓ３０９）。移動速度ｖは車輪２１を駆動している走行モーター２０のパルスをドライバ１６で変換することにより算出する。
【０１０４】
本実施形態においては、２組のビデオカメラ及び高輝度ランプのほかに、更に第３のビデオカメラ５２を追加したことにより、移動体３０の方向のほか、移動体３０の現在地も測定することができ、より高精度の方向制御を行うことが可能となる。
【０１０５】
以上、本発明を実施するための最良の形態としてＣＣＤを撮像素子として備えたビデオカメラを用いた場合を説明したが、ＣＣＤを撮像素子として備えていれば、デジタルスチルカメラを使用することもできる。本発明はＣＣＤが飽和状態であるときに発生するスミアを利用するものであり、スミア発生時のＣＣＤは白色となる。従って、ＣＣＤはカラーであるか、白黒であるかは問わない。
【０１０６】
また、本発明の実施形態においては、高輝度物体として高輝度ランプを使用した例を説明したが、これに限定されず、レーザーラインマーカ（レーザー墨出し器）、レーザー光源、懐中電灯等、ビデオカメラにスミアを発生させる程度の輝度を有するものを使用することができる。更に、高輝度物体は、直接光を発生するものに限られず、高輝度の光を反射してビデオカメラにスミアを発生させることができるものであれば、例えば、高輝度ランプと鏡との組合せであってもよい。
【０１０７】
更にまた、ビデオカメラ、高輝度ランプ及び方向制御手段は、カメラ・光源ユニットとして一体的に構成することができる。図１５および図１６に、カメラ・光源ユニット７０を実施形態２の第２のビデオカメラ３３、第２の高輝度ランプ３４及び第２の方向制御手段４４に適用した一例を示す。図１５は、カメラ・光源ユニット７０の正面図を示し、図１６は、カメラ・光源ユニット７０の右側面図を示している。
【０１０８】
図１５及び図１６に示すカメラ・光源ユニット７０は、ステッピングモーター１８により回動可能に設置されている第２のビデオカメラ３３と、ステッピングモーター７２により回転移動と水平移動が可能な第２の高輝度ランプ３４と、第２の高輝度ランプ３４に電源を供給するためのスリップリング７３と、第２の方向制御手段４４と、第２の方向制御手段４４の一部から突出した第２の通信アンテナ５０とから構成されている。
【０１０９】
なお、第２の高輝度ランプ３４は基台７４上に搭載され、第２のビデオカメラ３３との位置的ずれを最小限にとどめるとともに、第２の高輝度ランプ３４の下方に設置された第２のビデオカメラ３３に第２の高輝度ランプ３４の発する光（Ｌ2）による干渉を防止している。
【０１１０】
このカメラ・光源ユニット７０を補助定点Ｓに適用するときは、第２の高輝度ランプ３４、スリップリング７３、ステッピングモータ７２及び基台７４を取り除いたものを構成すればよい。
【０１１１】
また、実施形態１〜３ではスミアＸの相対位置の測定を時間差測定手段２３，３８，４７，５６により行ったが、ＲＧＢ信号やコンポーネント信号を出力可能なカメラであったりして、画素によって構成される信号を取り扱うことが可能な場合や、ビデオカメラからデジタル信号を直接取り出すことが可能な場合には、水平同期信号とスミアとの時間差に替えて、画像データの基準点からスミアを生じている画素までの画素数に基づいて角度θを測定することもできる。即ち、生成画像２５中に設定された、スミアＸによって形成される直線と略平行な仮想基準線としての仮想中心線ＹとスミアＸとの間の画素数ｄ２を計測する画素数計測手段により行うこともできる。
【０１１２】
かかる場合、画素数計測手段は、図３に示す撮影生成画像２５における仮想中心線ＹとスミアＸとの間の画素数ｄ２を計測し、方向角判定手段２４が、計測の結果得られた画素数ｄ２に基づき、下記式（６）により、ビデオカメラ１１の視線方向Ａと、ビデオカメラ１１（移動点Ｖ）から高輝度ランプ１２（定点Ｍ）への方向とのなす角度θを求める（Ｓ１０４）。
【０１１３】
【数８】
2005157589.tif 000010
式中、θ0はビデオカメラ１１の画角、ｄは仮想中心線ＹとスミアＸとの間の水平方向の画素数、Ｗは画像データの水平方向の画素数を意味する。
【０１１４】
上記の式（６）において、ｄ２の値は高輝度ランプ１２の像が仮想中心線Ｙを境にして、生成画像２５の右半分にあるときはプラス（＋）、左半分にあるときはマイナス（−）であるとする。なお、図１で示したビデオカメラ１１の視線方向Ａは、図３で示した仮想中心線Ｙと一致するように設定される。かかる場合、ビデオカメラ１１の視線方向Ａと一致するようにすれば、仮想基準線は生成画像２５の中央に設定する必要は必ずしもなく、生成画像２５中のいずれの垂直方向、例えば、水平画像の開始点に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】実施形態１に係る方向制御システム１の一例を示す図である。
【図２】実施形態１に係る方向制御システム１の方向制御手段１３を示す図である。
【図３】ビデオカメラ１１が高輝度ランプ１２を撮影した生成画像２５の一例を示す図である。
【図４】実施形態１に係る方向制御システム１のフローチャートである。
【図５】時間差測定手段２３が水平同期信号の発生時とスミアＸに相当するピーク電圧の発生時との時間差ｄ１を測定する原理を説明した図である。
【図６】実施形態２に係る方向制御システム２の全体構成を示す図である。
【図７】第１のビデオカメラ３１及び第１の高輝度ランプ３２に電気的に接続される第１の方向制御手段３５の構成を示す図である。
【図８】第２のビデオカメラ及び第２の高輝度ランプに電気的に接続される第２の方向制御手段４４の構成を示す図である。
【図９】実施形態２に係る方向制御システム２の第２の方向制御手段４４で行われる情報処理のフローチャートである。
【図１０】実施形態２に係る方向制御システム２の第１の方向制御手段３５で行われる情報処理のフローチャートである。
【図１１】実施形態３に係る方向制御システム３の全体構成を示す図である。
【図１２】実施形態３に係る方向制御システム３の第１の方向制御手段６０の構成を示す図である。
【図１３】実施形態３に係る方向制御システム３の第２の方向制御手段５３の構成を示す図である。
【図１４】実施形態３に係る方向制御システム３の第１の方向制御手段６０で行われる情報処理のフローチャートである。
【図１５】カメラ・光源ユニット７０の正面図である。
【図１６】カメラ・光源ユニット７０の右側面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１      実施形態１に係る方向制御システム
２      実施形態２に係る方向制御システム
３      実施形態３に係る方向制御システム
１０，３０    移動体
１１    ビデオカメラ
１２    高輝度ランプ
１３    方向制御手段
１４    演算処理部
１５，１６，１７  ドライバ
１８    ステッピングモータ
１９    操舵モータ
２０    走行モータ
２１    車輪
２２    検出手段
２３    時間差測定手段
２４    方向角判定手段
２５    生成画像
３１    第１のビデオカメラ
３２    第１の高輝度ランプ
３３    第２のビデオカメラ
３４    第２の高輝度ランプ
３５    第１の方向制御手段
３６    第１の演算処理部
３７    第１の検出手段
３８    第１の時間差測定手段
３９    第１の方向角判定手段
４０    進行方向判定手段
４１    操舵角判定手段
４２    第１の通信ボード
４３    第１の通信アンテナ
４４    第２の方向制御手段
４５    第２の演算処理部
４６    第２の検出手段
４７    第２の時間差測定手段
４８    第２の方向角判定手段
４９    第２の通信ボード
５０    第２の通信アンテナ
５２    第２のビデオカメラ
５３    第２の方向制御手段
５４    第３の演算処理部
５５    第３の検出手段
５６    第３の時間差測定手段
５７    第３の方向角判定手段
５８    第３の通信ボード
５９    第３の通信アンテナ
６０    第１の方向制御手段
６１    第１の演算処理部
６２    位置算出手段
７０    カメラ・光源ユニット
７２    ステッピングモータ
７３    スリップリング
７４    基台
Ｘ      スミア
【図１】
2005157589.tif 000011
【図２】
2005157589.tif 000012
【図３】
2005157589.tif 000013
【図４】
2005157589.tif 000014
【図５】
2005157589.tif 000015
【図６】
2005157589.tif 000016
【図７】
2005157589.tif 000017
【図８】
2005157589.tif 000018
【図９】
2005157589.tif 000019
【図１０】
2005157589.tif 000020
【図１１】
2005157589.tif 000021
【図１２】
2005157589.tif 000022
【図１３】
2005157589.tif 000023
【図１４】
2005157589.tif 000024
【図１５】
2005157589.tif 000025
【図１６】
2005157589.tif 000026